Особенности натуральных и синтетических волокон

Сказка о том, как спорили волокна

Гоголева Ольга Никаноровна, учитель химии

КАРТИНА ПЕРВАЯ

Выходит бабка с вязанием, садится и начинается рассказ.

 «Здравствуйте, дорогие мои! Давненько я сказок не рассказывала, не хотите ли послушать? Слушайте. В некотором царстве, в некотором государстве жили-были волокна. Первыми заселили это царство 5 тыс. лет назад животные волокна, состоящие из высокомолекулярных белков. Звали их шерсть и шелк. Чуть позже появились растительные волокна, они, значит, из целлюлозы состоят, а звали их хлопок и лен. Очень уж они радовались, что людям пользу приносят. Шерсть-то хоть и кусачая была, но людей в морозы согревала, хлопок и лен поскромнее были, зато в жару удовольствие доставляли. А вот шелковая нить – гордячка была. «Я, – говорит, – прочная, как сталь, мягкая, как пух. Я – знак элегантности и шика. Меня, говорит, согласно легенде первой увидела и оценила мою красоту сама китайская императрица. Китайцы-то первыми научились ткать шелковые ткани и много веков в строжайшей тайне хранили эту технологию. Разгласившего этот секрет ждала смертная казнь. Вот так-то! Шло время, население Земли росло, на всех уже не хватало природных волокон, так на их основе стали получать искусственные. Чем только не обрабатывали целлюлозу – и азотной кислотой, и уксусным ангидридом и всякой всячиной. Так появились медноаммиачный и ацетатный шелк, нитрошелк. А вскоре из целлюлозы сосны и бука получили вискозу. Говорят, она такая полезная, тело в ней не задыхается, даже в сильную жару, впитывает пот лучше, чем хлопок. Ой, а в XX-то веке химики как разошлись, волокна – то стали делать из нефти и газа, назвали-то их чудно – синтетические. Ох уж, развелось их – тьма-тьмущая! Имена все какие-то не наши – капрон, нейлон, перлон, только один лавсан по-нашему назван. Заволновались природные волокна: «Караул! – кричат, – эта молодежь нахальная, синтетическая, совсем нас вытесняет, а толку-то от них никакого, вред только людям несут! А молодежь-то и вправду наглеет, всюду нос свой сует: «Вы, говорит старикам, не на что не годитесь. Мы в огне некоторые не горим, и в воде не тонем». Старики-то не хотят позиции сдавать. Что тут началось! Стали друг на друга компромат собирать, выискивать недостатки. Прямо война началась. Каждая группа хочет людей-то на свою сторону переманить. А народ-то что, глупый, кто больше благ посулит, за тем и пойдет. Чтобы как-то навести порядок, решили суд высокий устроить. Созвали всяких специалистов: и химиков, и физиков, и врачей. А спор-то этот до сих пор не утих. Но лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать! Поэтому, посмотрите, что было.

КАРТИНА ВТОРАЯ

Стол, покрытый скатертью, за которым сидит судья в магистровской шляпе, мантии. На стендах плакаты с соответствующей информацией.

Судья: «Уважаемые господа, сегодня мы собрались для того, чтобы навести порядок в царстве волокон. По утверждению природных волокон, лучше их нет и ничего быть не может! Для выяснения истины послушаем специалистов, имеющих отношение к данной проблеме.

Первой приглашается народная целительница».

Выходит народная целительница и произносит речь:

 «Ваша честь, я много лет лечу людей от всяких болезней. И могу с уверенностью сказать, что природные ткани занимают достойное место среди прочих лечебных средств. Вот послушайте: в лечебных свойствах меха и кожи люди убедились еще в пещерные времена, когда перевязанные шкурами раны заживали быстрее и лучше. Причем это чудное свойство заметили женщины. Во многих деревнях, по сей день мастит лечат прикладыванием шкурки зайца, смазанной с обратной стороны сметаной. При обострении остеохондроза позвоночника самое эффективное средство – мех зайца (тут же к больному месту следует прикладывать ворс и носить не снимая). При бессоннице помогает подушечка с зашитым в нее заячьим хвостиком. Мех лисицы рекомендовали носить тучным людям, желающим похудеть. Сибиряки до сих пор считают, что шкура медведя, если полежать на ней денек-другой, спасает от любой боли, даже подагренной, которую, как известно, ни одно лекарства не берет. Обертыванием шкурой овцы народы Средней Азии и Закавказья лечат ревматизм и ломоту. И это вовсе не чепуха – такой метод лечения тысячелетней практикой доказал свое превосходное действие. Среди натуральных волокон шерсть – одно из самых эффективных лечебных средств».

Судья: «Спасибо. А теперь приглашается физиолог».

Выходит физиолог.

Судья: «Как и предыдущий свидетель, вы полагаете, что волокна могут повлиять на наше самочувствие?

Физиолог: «Ваша честь, синтетика – это зло! Я расскажу о том вреде, который наносят синтетические волокна. У синтетических тканей есть два серьезных недостатка: одежда из них « не дышит» и они склонны поглощать пыль и частицы загрязнений, а с течением времени «вбирать» грязь внутрь волокон, если синтетику долго не стирать и не чистить этот процесс становится необратимым и грязь невозможно извлечь никакими силами. Врачи, изучив влияние всех синтетических добавок на повышенно чувствительную кожу, пришли к выводу, что к точечным высыпаниям, шелушению с последующим развитием воспалительных реакций с большей вероятностью может привести эластик. Одна из версий возникновения рака объясняет его появление нарушением обмена веществ при ношении синтетической одежды, Вам уже известно, что при этом нарушается газообмен между организмом и окружающей средой. Обратите внимание на таблицу, которая висит на стенде.




Продукты в нашем организме должны расщепляться по схеме: глюкоза— уксусная кислота— муравьиная кислота— углекислый газ и вода, но под действием пота муравьиная кислота превращается в щавелевую кислоту, которая образует углекислый газ и удвоенное количество воды и оксида углерода (II), в результате чего нарушается обмен веществ и возникает рак. Как видите, от синтетических волокон – один вред».

Судья благодарит физиолога и продолжает далее: «Я и, наверное, многие в зале сталкивались с таким неприятным и не безобидным явлением для организма, как статическое электричество. Для дачи показаний приглашается физик».

Выходит физик: «Да, я согласен с Вами, уважаемый судья о вреде статического электричества. При носке нижнего белья в течение 8 часов в хрящевых прослойках накапливается заряд, соответствующий напряжению 800 В. При таком напряжении клетки разбухают, в них нарушаются процессы. При носке обуви из синтетики в течение этого времени на ногах накапливается заряд – около 1000 В. На изделиях из некоторых тканей под действием трения, обязательно возникающего при носке одежды, могут накапливаться электрические заряды. Именно этим и объясняется то, что ткань прилипает к телу, выступающие волокна скатываются, изделие теряет форму, к нему притягивается пыль. Иногда наблюдается даже треск и искрение. Электризация тканей неизбежна, однако, если электрическое сопротивление ткани мало, заряд, возникающий на ней, стекает по волокнам, уходя, в конце концов, в землю. Если же электрическое сопротивление ткани велико, электрические заряды накапливаются на ней. Электрическое сопротивление ткани зависит от ее влажности: чем она больше, тем ниже сопротивление. Хлопчатобумажные и льняные ткани в естественных условиях носки имеют достаточно высокую влажность, и поэтому они практически не электризуются. Шерсть, и особенно синтетические волокна, напротив, склонны к электризации. По способности электризоваться волокна можно расположить следующим образом: из волокон, накапливающих положительный заряд, на первом месте стоят капрон и найлон, далее идут шерсть и шелк. Среди волокон, способных накапливать отрицательный заряд, выделяется нитрон, далее идут лавсан и ацетатные волокна. Способность электризоваться может быть снижена или вовсе устранена, если повысить влажность волокон. Так как некоторые из них сами по себе плохо удерживают влагу, поэтому их надо обрабатывать специальными поверхностно-активными веществами, образующими на поверхности волокон тончайшую пленку, способную удерживать воду. Такая пленка вместе с поглощенной ею водой снижает электрическое сопротивление тканей, в результате чего электризация уменьшается или вовсе исчезает. Подобная обработка называется антистатической. Необходимо помнить, что обработанные антистатическими препаратами вещи нельзя сильно отжимать. Накопление статического электричества – причина быстрой утомляемости, колебаний артериального давления, сердцебиение, головных болей, плохого сна, ощущение перебоев в области сердца. Стойкость к статическому электричеству высока у тканей из полипропилена. Химики создали углеродные волокна – их электропроводность позволяет бороться со статическим электричеством, достаточно ввести в ткань бумагу 0,02-1% углеродного волокна, чтобы электрические заряды «стекали» с этого материала, как после обработки антистатиком.

Физик представляет таблицы:

 Накапливают отрицательные заряды: НИТРОН, ЛАВСАН, АЦЕТАТНЫЕ ВОЛОКНА (ходить босиком по земле)
 Накапливают положительные заряды: КАПРОН и НАЙЛОН, ШЕРСТЬ и ШЕЛК (носить металлические украшения)

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ НА НАШИ РЕКОМЕНДАЦИИ:

 Мыть ноги холодной водой! – смываются все статические электрические заряды.
 Металлы, хорошо снимающие «+» заряды – цирконий, медь, серебро.
 При использовании жидких антистатиков белье сильно не выжимать!

Судья благодарит физика и приглашает химиков, которые создали вредные синтетические волокна.

Химики: «Ваша светлость, нас пытаются обвинить в том, что синтетические волокна – это вред, но мы с этим не согласны.

ДЕМОНСТРИРУЮТ ПЛАКАТ

Из 1м3 древесины получают 200 кг целлюлозы и около 150 кг волокна, из которого можно изготовить 1500 м шелковых и штапельных тканей.

Продолжают речь:

Волокна, получаемые переработкой природных полимеров, называют искусственными.

Создавая волокна из готовых природных полимеров, ученые задумывались: а почему бы не научиться самим строить подобные полимеры? В результате многолетних исследований коллективов ученых и инженеров в 30-х гг. XX в. были разработаны методы синтеза волокнообразующих полимеров, состоящих из элементов С, Н, О, N и др. Однако их синтезируют из таких несложных соединений, как, например, бензол, фенол, этилен, ацетилен, аммиак, синильная кислота, которые в огромных количествах получают на хим. заводах путем переработки доступного сырья – нефти, каменного угля, газа. Такие волокна называют синтетическими.

Изменением состава исходных продуктов можно в широких пределах варьировать строение и свойства синтетических полимеров и получаемых из них волокон.

В 1975 году мировое производство химических волокон (искусственных и синтетических) составило свыше 10 млн. тонн.

К 2000 г. – до 35-45 млн. тонн. Получение такого количества текстильного сырья на основе природных волокон невозможно, т. к. всех площадей земного шара не хватает для выращивания хлопка и льна. Выпуск десятков миллионов тонн шерсти также не реален, если учесть, что из шерсти с одной овцы получают в год 4 кг волокна.

ПЛАКАТИКИ В РУКАХ У ХИМИКОВ, КОТОРЫЕ ЗНАКОМЯТ АУДИТОРИЮ С КЛАССИФИКАЦИЕЙ И СВОЙСТВАМИ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН. (Информацию можно взять в книге З. Г. Соломон «Волокна из нефти и газа», М.: «Просвещение», 1981 г.)

Как видите, уважаемая аудитория, синтетические волокна имеют много достоинств и мы, химики, продолжаем работать и создавать новые волокна, которые по свойствам близки к натуральным и обратите внимание на наши разработки:

ПЛАКАТ НА СТЕНДЕ

Аguator, Dru-Line

 Гибрид или двойное волокно, впитывает пот, поступающую снаружи влагу, рассеивает по поверхности изделия.

Polarsistem Fabric, Polartex, Polarfleece, Polarplus

 Мягкие, теплые, прочные и водоотталкивающие.

Thinsulate

 Устойчив к влаге, обеспечивает тепло, не создавая объема (перчатки, шапки, жакеты).

Tactel, Taslan

 Водоустойчивый, ветро- и воздухонепроницаемый, легкий, сворачивается легко, занимает мало места.

Polipropilene

 Впитывает жидкость, оставляет тело сухим, сохраняет тепло (нижнее белье)

Микрофайбра «Merul»

 Самая гигиеничная ткань – обеспечивает максимальную циркуляцию воздуха, тонкая, не надо гладить.

Midcrofiber, Barrier, Microfine, Microft, Microttech

 Водоустойчивый, ветронепроницаемый (жакеты, брюки).

Core-tex

 Защищает от ветра, воды, но не позволяет телу «дышать».

Coolmax

 Легкий, мягкий, обеспечивает тепло и сухость.

Subplex

 Прочный, ветронепроницаемый.

Thermax

 Сохраняет тепло.

Химики: «Представляем Вашему вниманию прямой репортаж из химических лабораторий мира о новейших разработках в этой области...

БЫЛ СНЯТ И СМОНТИРОВАН ВИДЕОФИЛЬМ УЧАЩИМИСЯ 11-го класса: (журналисты ведут репортаж как бы из хим. лабораторий Японии, Италии, Америки)

«Текстильное отделение японской химической компании «Фуджи» разработало синтетическое волокно «внап», в состав которого входит органическое соединение при контакте с человеческой кожей превращающееся в витамин С.

Футболка, сделанная из такого волокна, по витаминной насыщенности равна 2 лимонам. Причем витамин будет постепенно переходить через кожу в организм владельца футболки и не прекратится даже после 30 стирок. Первые витаминные футболки должны были поступить в продажу вначале 2002 года. В дальнейшем фирма намерена внедрить в свой трикотаж другие витамины.

И все же врачи считают, что лучший способ получать ежедневно эти необходимые вещества – есть овощи и фрукты.

РУБАШКА С ПАМЯТЬЮ

 Итальянская фирма высокой моды CORPO NOVA из Флоренции создала мужскую сорочку, которая сама закатывает рукава, когда ее носителю становится жарко. Кроме того, ее надо гладить не утюгом, а феном. Дело в том, что на каждые пять волокон нейлона в материале рубашки приходится 1 тонкая проволочка из нитинола – сплава с памятью формы. Изделия из этого сплава, если им придать некую форму, при определенной температуре, а затем форму изменить, при возвращении к критической температуре «вспоминают» заданную конфигурацию. Так что, у этой рубашки закатать рукава и нагреть до 35o С, а затем ткань охладить и рукава опустить, то при повторном достижении 35o С они сами закатятся вверх. Точно также достаточно один раз отгладить эту рубашку утюгом до 50o С, потом можно ее как угодно скомкать, после нагрева до этой температуры она сама разгладится, распрямится каждая складка. Два недостатка у этой рубашки – изготовление опытного образца обошлось почти в 3500 долларов и нет выбора расцветки – цвет нитинола только серебристо-серый. Американский биолог Алекс Фаулер предлагает поселить на волокнах текстиля, из которого делается одежда, бактерий, способных поедать пот и грязь. Рубашку из этого материала можно будет не стирать, а по возможности, ее придется иногда макать в раствор сахара, чтобы подкормить бактерий.

ОДЕЖДА ИЗ МОЛОКА

 Если такие природные волокна, как шелк и шерсть, состоят из белка, то нельзя ли делать искусственные волокна из других белков, например, молочных? Идея возникла еще полвека назад, но изготовленное тогда молочное волокно пахло хорошо выдержанным сыром, что исключало его применение в одежде.

 Сейчас во Франции и в Италии разработан способ получения тканей из молока, совершенно не имеющих запахов. Эти ткани легче шелка и меньше его склонны мяться. Правда молочная одежда будет весьма дорогой; для получения 1 г волокна требуется переработать 2 л молока».

Химики: «Как видите, без наших разработок невозможно представить жизнь современного человека и мы надеемся, что суд оценит наши старания и не будет слишком строгим».

Судья: «Слово предоставляется врачу-гигиенисту».

Врач-гигиенист: «Человек одну треть своей жизни проводит во сне, поэтому очень важно учитывать, какую постель Вы выберите. Махровое трикотажное полотно особенно подходит для лета – его рыхлая пористая структура прекрасно пропускает воздух и влагу. Встречается и чисто синтетическое постельное белье из полиэфирных нитей. Для человека с аллергией на натуральные волокна это единственно возможный вариант. Какими свойствами должно обладать постельное белье, чтобы спать на нем было сладко? Таких показателей четыре: гигроскопичность и воздухопроницаемость, вложение химических волокон и удельное сопротивление. Первые два обеспечивают нам комфорт. Синтетическая постель обладает не очень хорошей гигроскопичностью, плохо отводит от поверхности тела продукты метаболизма, быстро пачкается, его надо часто стирать. Вложение химических волокон или соотношение натуральных и химических волокон должно быть указано на этикетке или маркировочной ленте внутри изделия. Если вложение химических волокон превышает 50%, можно ожидать неприятностей. Например, увеличение удельного электрического сопротивления, или статического электричества. Статическое электричество – штука не только малоприятная, но и не безобидная для организма. Есть еще один враг – это формальдегид. Для того чтобы из «рассыпчатых» целлюлозных волокон получить прочную вискозную пряжу, применяют сложнейшую технологию, при которой – волокна обрабатывают препаратами, содержащими формальдегид. Если нарушена технология, формальдегид плохо закреплен, образует летучие соединения и убивает вокруг и вредные, и полезные бактерии. Органы санэпиднадзора обязательно проверяют ткань на наличие в ней незакрепленного, летучего формальдегида. Лишь тем тканям, которые прошли экзамен, выдается сертификат соответствия, его можно потребовать у продавцов. Простыни и наволочки с содержанием синтетических волокон дольше сохраняют свой первозданный вид, но хуже «дышат» и требуют частой стирки. Натуральный шелк роскошен, но дороже других материалов. Он гигроскопичен (даже впитав в себя 30% влаги, остается сухим) и дарит коже ощущение прохлады то, что хорошо жарким летом, но для холодных зимних ночей подходит мало. Ситец потеряет свой товарный вид уже после нескольких стирок, но дешев и прекрасно подходит для тела. Бязь дороже, но зато прочнее и дольше служит.

Врачи говорят, что гладить белье постельное не стоит – оно хуже пропускает воздух к телу. По этой же причине избегайте и накрахмаливания. Кстати, эти рекомендации уже учитывают заграницей, в отелях белье не гладится. Наволочки надо стирать в 2 раза чаще, чем остальные постельные принадлежности – в отличие от простыней и пододеяльников они непосредственно соприкасаются с кожей лица и волосами, а потому и загрязняются быстрее. Обратите внимание на информацию на данных плакатах: (висят на стенде)

БЕЛЬЕВЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

 Соли (хлорид натрия), мочевина (карбамид), белки (чешуйки кожи), крахмал и клетчатка (остатки текстильных волокон), жиры, жирные кислоты, глицерин, а также минеральные частицы – углерод – сажа, диоксид кремния – песок, алюмосиликаты – глина. За сутки с поверхности кожи взрослого человека выделяется до 40 г кожного сала и до 1л пота (в жару пота еще больше). После недельной носки белье становится тяжелее на 5-7% и на 20% хуже пропускает воздух, такое белье пылится и загрязнится быстрее.

УХОД ЗА СИНТЕТИКОЙ

 Синтетические ткани склонны поглощать пыль и частицы загрязнений, а с течением времени «вбирать» грязь внутрь волокон, если долго не стирать и не чистить синтетику, этот процесс становится необратимым. Стирать 1-2 раза в неделю или чаще не мылом, а СМС (только не для х/б и льняных тканей); полоскать в большом количестве воды и использовать антистатик (на ткань с электрическим зарядом быстро оседает пыль); если нет антистатика, его заменит поваренная соль – 1ч. л. + 10 л Н2О. (рядом с плакатами рисунки (рис. 1, рис. 2, рис. 3), на которых указана информация по уходу за синтетикой)».




 Рис. 1
    



 Рис. 2




 Рис. 3

Врач-гигиенист: «Надеюсь, что мои рекомендации были полезными для Вас».

Судья: «Итак, прослушав материалы данного дела, суд постановил: синтетические волокна – одно из самых важных технических достижений нашего века. Сколько бы не ругали синтетику, одежду из нее носили, носят и будут носить: она прочна, не мнется, легко стирается. Чтобы не нанести вреда своему здоровью строго выполняйте рекомендации физиков (показывает на плакаты, предложенные физиком), гигиенистов (показывает на плакаты, предложенные гигиенистом) и других специалистов. А мы надеемся, что химики, эти великие волшебники будут создавать волокна не только практичные, но и безвредные. Итак, заседание суда объявляю закрытым. Будьте здоровы и счастливы!».
КАРТИНА ТРЕТЬЯ

Снова выходит бабка-сказительница: «Ну вот, дорогие мои, так и закончилась эта история, а может и не закончилась, время покажет. Сказка – ложь, да в ней намек, добрым молодцам урок».

Список использованной литературы

 З. Г. Соломон «Волокна из нефти и газа», М., «Просвещение», 1981 г.
 Юдин А. М., Сучков В. Н. Химия в быту, Изд. 2, стереотипн., М., «Химия», 1976 г.
 Использование Интернета.
 Журнал «Здоровье».
 Журнал «Воспитание школьника».
 Журнал «Наука и жизнь».